En SATEL sabemos que todas las personas relacionadas con el mundo de la construcción y la ferretería como ingenieros y arquitectos, además de personas relacionadas con la ciencia y la investigación. Buscan estar siempre bien informados, por tal motivo, hemos desarrollado para usted el siguiente artículo que le permitirá, conocer un poco más acerca de los manómetros, de su historia, funcionamiento y algunas curiosidades que resultaran interesantes para usted.

Historia (Eugéne Bourdon)

Eugéne Bourdon (1808 - 1884), este nombre podrá sonar desconocido o posiblemente usted sabe perfectamente quien es. Bourdon es un personaje que hace más de siglo y medio aporto a la ciencia y la industria uno de los artículos más utilizados en estas áreas. El tubo de Bourdon o manómetro es de suma importancia gracias a la precisión en la medición de presión.

El diseño de los manómetros tiene su base en el mismo funcionamiento de los barómetros, los cuales mediante el equilibrio de fluidos de densidades diferentes dentro de un sistema de vasos que se comunican entre sí,  marcan una variación de la presión.

Desde un punto de vista estrictamente técnico los principios de funcionamiento de todos ellos eran idénticos. La concentración de esfuerzos en temas como el llenado del tubo con mercurio sin dejar trazas de aire o vapor en su interior, la definición del punto preciso de lectura de los niveles irregulares de fluido, o su misma luminiscencia, desviaron durante mucho tiempo los intereses en la optimización de las técnicas de producción, lo cual se manifestó en una evolución extremadamente lenta.

Los cambios en los accesorios de medición de presión, vinieron cuando el uso del vapor se convirtió en la fuente fundamental para potenciar los medios de transporte de la época y los procesos de producción. Se buscó la manera de poder medir la presión del vapor producido y el nivel de agua dentro de los equipos, adicionalmente con la instalación de válvulas de seguridad que permitieran disminuir los índices de explosiones con víctimas fatales.

Durante un lapso de tiempo hubo varias modificaciones e innovaciones en los barómetros, llegando a un accesorio en una caja de metal, pequeño y fácilmente adaptable que ya no utilizaba el mercurio como su principal fluido para la medición de presión. Pero los cambios más importantes y significativos se dieron con Bourdon. En 1849 construyo el primer manómetro metálico, que posteriormente se convertiría en su principal aporte al mundo de la ciencia.

Después de explicar el efecto de la presión, tanto interna como externa, sobre la geometría de tubos metálicos en diferentes circunstancias, Bourdon plantea los principios de los cuales considera depende la acción del instrumento propuesto: Las relaciones de proporcionalidad entre el espesor de un tubo aplanado dispuesto de manera circular y la variación de su radio de curvatura por un lado, y el desplazamiento de sus extremos y la magnitud de la presión aplicada por el otro. Basado en la confirmación experimental de estas relaciones, Bourdon presenta su primer modelo de manómetro con aplicación a la medición de la presión de vapor.

Bourdon en muchas ocasiones, explico que la idea del diseño del manómetro había llegado por casualidad. En la empresa un empleado de Bourdon estaba manipulado un tubo cilíndrico de cobre en forma de espiral que se utilizaba en una máquina de lavandería. El empelado en consecuencia de la mala manipulación del tubo, accidentalmente aplano cierta porción del tubo. En la búsqueda de arreglar el tubo y devolverlo a su forma original, Bourdon tomo la decisión de cerrar un extremo del tubo y por el otro extremo aplico agua a presión con ayuda de una bomba. El tubo se desenrollo inmediatamente y a su vez la zona aplanada recupero la forma cilíndrica original del tubo. Allí fue donde pensó que podía adaptarlo a la construcción de un manómetro.

Que es un manómetro?, cual es su definición :

Un manómetro es un instrumento de precisión, su función es medir la presión(relativa, absoluta y diferencial) de fluidos dentro de montajes industriales o caseros cerrados, los manómetros miden la presión de líquidos y gases. esta medición se realiza normalmente comparando la presión atmosférica (la de fuera, la atmósfera) con la de dentro del circuito por donde circula al fluido. Por eso se dice que los manómetros miden la presión relativa.

Con el fin de proteger las partes internas los manómetros pueden rellenarse con variedad de líquidos como, por ejemplo, glicerina, aceite mineral y aceite de silicona; y en bajas temperaturas alcohol etílico, tolueno.

Partes de un manómetro:

Muelle tubular: Es el tubo enrollado en espiral por donde pasa el fluido.
Tirante: Dispositivo que tira al mecanismo cuando el muelle se extiende o contrae.
Mecanismo: Encargado de transformar la fuerza que el tirante ejerce en un movimiento de la aguja.
Aguja: Muestra el valor de la presión medida, en una escala graduada.
Esfera: Contiene los componentes del manómetro.

Tipos de manómetros:

La mayoría de los elementos utilizados para medir presiones utilizan la presión atmosférica (Patm) como nivel inicial de referencia, con respecto a esta Patm miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica el valor cuantitativo que genera es llamado presión manométrica.

Manómetro de 2 ramas abiertas / vidrio en U:

Este tipo de manómetro equilibra la presión desconocida con otra presión que si se conoce(atmosfera), uno de los mas conocidos manómetros de es el tipo es el tubo de vidrio.

Este consiste en un tubo de vidrio doblado en U que contiene un líquido apropiado (mercurio, agua, aceite, entre otros). Una de las ramas del tubo está abierta a la atmósfera; la otra está conectada con el depósito que contiene el fluido cuya presión se desea medir . El fluido del recipiente penetra en parte del tubo en ∪, haciendo contacto con la columna líquida. Los fluidos alcanzan una configuración de equilibrio de la que resulta fácil deducir la presión absoluta en el depósito:

donde:

P = Patm + Pm - Pgd

ρm = densidad del líquido manométrico.
ρ = densidad del fluido contenido en el depósito.
Si la densidad de dicho fluido es muy inferior a la del líquido manométrico, en la mayoría de los casos se puede despreciar el término ρgd, y se tiene:

P ≈ Patm + Pmgh

de modo que la presión manométrica p-patm es proporcional a la diferencia de alturas que alcanza el líquido manométrico en las dos ramas. Evidentemente, el manómetro será tanto más sensible cuanto menor sea la densidad del líquido manométrico utilizado.

Manómetro Truncado:

Mide pequeñas presiones gaseosas, desde 1 Torr hasta varios(un milímetro de mercurio (mmHg)). No es más que un barómetro de sifón con sus dos ramas cortas. Si la rama abierta se comunica con un depósito cuya presión supere la altura máxima de la columna barométrica, el líquido barométrico llena la rama cerrada. En el caso contrario, se forma un vacío barométrico en la rama cerrada (Cámara barometrica) y la presión absoluta en el depósito será dada por:

P = Pmgh + Pgd ≈ Pmgh

Este tipo puede no ser considerado un manómetro, ya que mide presiones absolutas y no manométricas.

Manómetro de tubo de Bourdon:

Es el mas común de los manómetros, consiste en un tubo, cerrado por uno de sus extremos, aplanado y enrollado en espiral. El otro extremo del tubo se conecta al recipiente del fluido al que se quiere medir la presión, luego este fluido hará pasar por el tubo que a su vez se ira desenrollando. Con este movimiento del tubo, se mueve una aguja que marcara la presión del fluido,su conexión generalmente es de tipo npt  (rosca nacional de tubos, norma estadounidense ) mas conocida como rosca, dicha conexión puede estar en la parte baja del manómetro(conexión vertical) o en la parte posterior(conexión trasera).

 

Como se utiliza un manómetro:

Los manómetros suelen utilizarse en: calderas de vapor u otros depósitos presurizados; bombas y compresores; muchos tipos de maquinaria industrial; industrias química, petroquímica y de procesos asociados; centrales eléctricas y fábricas de pulpa y de papel;Infladores de neumáticos para auto,garrafas de gas, tuberías domesticas, calderas. Cabe la pena resaltar que el sistema de accionamiento del manómetro de la línea de uso general es el sistema estándar de tubo de Bourdon.

 

Como funciona un manómetro:

Un manómetro de presión es un elemento indicador analógico o digital, utilizado para medir la presión de un gas o líquido, como agua, aceite o aire. A diferencia de los transductores de presión tradicionales, estos son dispositivos analógicos con un dial circular y un puntero accionado mecánicamente que han estado en uso durante décadas. Lo que realmente hacen es comparar la presión atmosférica (la de fuera, la atmósfera Patm) con la de dentro del circuito por donde circula al fluido. Por eso se dice que los manómetros miden la presión relativa.

 

Materiales de los manómetros:

Acero inoxidable:

Son adecuados para entornos corrosivos en aplicaciones de procesamiento químico, petroquímico, de refinado, energético, marino, alimentario y farmacéutico. Los manómetros de este tipo en SATEL se presenta en caratulas de medidas 2", 21/2", 4", 6" con conexiones verticales y traseras, con rangos que pueden variar entre 0 y 5000 PSI.

Caja Negra (Acero carbón):

Manómetros especialmente diseñados para sistemas neumáticos técnicos del clima y calefacción, técnica sanitaria, en  sistemas de gases y fluidos compatibles con metales cuprosos(Cu2O) como parte del elemento de detección y del racor. Para medios gaseosos y líquidos, compatibles con aleaciones de cobre. Los manómetros de este tipo en SATEL se presenta en caratulas de medidas 11/2",2", 21/2", 4", 6" con conexiones verticales y traseras, con rangos que pueden variar entre 0 y 6000 PSI.

Selección de un manómetro:

Como cualquier elemento dentro de una linea de conducción de fluidos o sustancias, es importante seleccionar bien todos los elementos que la componen, de acuerdo a el fluido transportado, dichas elecciones como materiales, tipos, indicadores entre otros; pueden ser fundamentales a la hora de proteger el equipo, material y persona.

Correcta:

Para una selección correcta del manómetro y rango de la presión regular debería estar oscilando en las 2/3 de la escala graduada.

Incorrecta:

La fatiga de los elementos elásticos de un manómetro se puede dar cuando su indicador regularmente esta por encima del 75%, ya que se podría incurrir en una sobre presión dañar elementos de la linea o causar lesiones al personal por una explosión.

Un manómetro en general resiste hasta un 30% de sobrepresión en su escala sin descalibrarse, y hasta un 200% hasta que su elemento elástico explote.

 

REFERENCIAS.

• Reif Acherman, S., & Machuca Martinez, F. (2010). Eugène Bourdon y la evolución del manómetro. Revsita Brasileira de Ensino de Física, 2.
• Reif Acherman, S., & Machuca Martinez, F. (2010). Eugène Bourdon y la evolución del manómetro . Revista Brasileira de Ensiso de Física, 4.
• https://www.wika.co/products_pressure_gauges_es_es.WIKA
• https://www.areatecnologia.com/herramientas/manometro.html
• https://es.omega.com/prodinfo/galgas-de-presion.html
• https://es.wikipedia.org/wiki/Man%C3%B3metrohttps://como-funciona.co/un-manometro/
• https://slideplayer.es/slide/3133474/